E09.01 - Geschiedenis van de bovenleidingsystemen in Nederland - Vorige | Volgende - E09.03 - Masten en portalen
Onder redactie van: BeneluxSpoor.net / Auteur: Jan Willem Penris
>>>> In bewerking door Fred. 26-2. 19:13 uur. <<<<<
E09.02-01
Foto: www.rijnmond.nl/
Onderhoud aan bovenleiding
In deze rubriek bespreken we de functie van de bovenleiding, de stroomafnemers, spanningssoorten, draagconstructie, de ophanging en de rijdraad.
Functie
De bovenleiding heeft een tweetal functies:
- De onderste helft (rijdraad) heeft als doel op elke willekeurige plaats boven het spoor elektriciteit toe te kunnen voeren aan een elektrisch tractievoertuig. De energieafname komt tot stand door een stroomafnemer die langs de 'Sleepleiding' sleept.
- De bovenleiding als geheel dient voor energietransport, alle stroom die wordt gebruikt, wordt ook aangeleverd via de bovenleiding.
De 'Sleepleiding', hierna te noemen 'Rijdraad' is dubbel uitgevoerd. Deze rijdraden lopen parallel aan elkaar. De achterliggende gedachte hiervan is het vergroten van het raakvlak tussen het schuitje van de stroomafnemer en de rijdraad. De relatief lage spanning zorgt voor een hoge stroom, dus hoe meer contact er tussen deze twee is, des te minder kans er is op doorbranden van de rijdraad bij wegrijden onder slechte omstandigheden.
Op Lijn HS - Amsterdam heeft men korte tijd geëxperimenteerd met twee soorten ‘zig-zag’ ophanging. De ene was degene die we nu bij NS aantreffen, twee draden op gelijke afstand van elkaar, parallel lopend over de hele afstand. De andere was dat beide draden bij het ene ophangpunt bij elkaar kwamen en bij het volgende ophangpunt zo’n 60 cm. uit elkaar verwijderd waren.
Met beide soorten werd tegelijkertijd geëxperimenteerd, de ene op HS - Amsterdam en de andere soort de andere kant op. Tijdens de oorlog heeft men de parallel-afstand verminderd tot 2 cm., thans bedraagt de afstand 4 cm. en lopen de draden parallel. De maximum uitslag mag tot 45 cm. uit het hart van het spoor, maar komt maar heel weinig voor.
De normale huidige ‘Zig-Zag’ over één ‘veld’ (Dit is de afstand tussen twee masten) bedraagt zo’n 60 cm., dus maar 30 cm. aan beide zijden Hart Spoor.
Stroomafnemers
Even wat getallen: de schuitjes van de stroomafnemers zijn uitgerust met drie koolstrippen waarvan de twee buitenste ongeveer 100 cm. lang zijn en de binnenste +/- 50 cm. bij een breedte van 3 cm.
Het raakvlak van de rijdraad op de koolstrippen is dan in het ongunstigste geval: 4 (strippen) X 3 cm. X 2 (rijdraden) X 2 mm. = zo’n 4,8 cm². Als u dan nagaat dat de trein zich soms met 130 Km. per uur langs deze kleine oppervlakte verplaatst, dan komt het wel eens voor dat er minder contact is, dan men wel zou willen. In dat geval ontstaan er dan ook vonken.
E09.02-02
Tekening: Jan Willem Penris
Stroomafnemer
Spanningssoorten
Daar de verschillende spanningssoorten ook andere constructies eisen, bedacht men voor deze soorten ook een andere bovenleiding. Hoe hoger de spanning, hoe lager de stroom en dus hoe dunner (lees lichter) de constructie zou kunnen zijn.
De 10.000 Volt constructie zoals eerst werd toegepast op de Hofpleinlijn, bestond dan ook slechts uit één rijdraad! Er was wel een hulpdraagkabel die vlak boven de rijdraad hing, maar in het geheel was de constructie toch lichter dan hetgeen we nu kennen van de (eerst 1500 Volt) nu 1800 Volt bovenleiding.
De eerstgenoemde constructie komt nog voor bij de SNCF op sommige 1500 Volt trajecten. De NMBS gebruikt een soortgelijke constructie, maar dan met twee rijdraden. Dan is er nog de Tram-bovenleiding waar het eigenlijk allemaal mee begonnen is. Het zal niemand verbazen dat er verschil zit tussen bovenleiding die geschikt is voor 100 - of voor 140 Km. per uur.
Draagcontructie
Om de draden nu boven de baan te kunnen hangen, bedacht men diverse draagconstructies.
De diversiteit van de masten hangt een beetje samen met de tijd waarin deze zijn ontworpen en geplaatst. Logisch, als men bedenkt dat er bijvoorbeeld rond 1930 weinig geld was en wat later in de tijd, weinig goed materiaal voor handen bleek.
In rubriek E09.03 - Masten en portalen worden de verschillende types masten en portalen besproken. Hier beperken we ons tot een beschrijving van het hoe en waarom van een draagconstructie.
Als men uiteindelijk de rijdraad boven het spoor heeft hangen, dient deze ook een beetje recht te hangen. Daarvoor gebruikt men z.g afspaninrichtingen. Deze bestaan uit een stelsel van katrollen waar de rijdraad overheen loopt, met een gewicht aan het uiteinde ervan. Ook van dergelijke afspaninrichtingen bestaan meerdere soorten en typen. Zie hiervoor rubriek E09.xx. Als door de warmte (of de kou) de draad van lengte veranderd, zorgt het gewicht ervoor dat de rijdraad strak blijft staan.
Het gaat er uiteindelijk om, dat de rijdraad niet gaat doorhangen tussen de masten.
Aan beiden uiteinden van zo’n (dubbele) rijdraad vindt u dan meestal ‘gestapelde’ gewichten die samen toch gauw zo’n 1000 tot 1500 kilo wegen. De lengte van de (één) rijdraad is meestal ergens tussen de 1000 en 1500 meter, soms zijn ze korter maar meestal niet langer, daar de uitzettingscoëfficiënt dan een te grote rol gaat spelen. Dit heeft een grote invloed op de draden die de rijdraad als het ware omhoog houden. Deze worden doorgaans aan de mast gemonteerd, zonder afspaninrichting.
Bij de nieuwste varianten van de NS bovenleiding wordt overigens wel gebruik gemaakt van zogenaamde dubbele afspaninrichtingen. Hierbij worden zowel de rijdraad als de draagkabels afgespannen.
Ophanging
Hier gaat het puur om de rijdraad. De Tram-ophanging is een enkele draad die met een klem aan de dwars op de rijdraad gespannen kabel is bevestigd. Ook werden hier wel palen met uithouder gebruikt, e.e.a. is te zien op bijvoorbeeld het diorama "Conradkade" van de HSM zoals dat indertijd op Rail-2000 heeft gestaan. Hoge masten met uithouders en kabels. Als de Tram langzaam rijdt kan de ‘beugel’ de draad gemakkelijk volgen, tot zo’n 20 Km per uur een redelijk goede situatie. Gaat de Tram echter sneller rijden dan komt de Beugel ter hoogte van de ophangpunten (uithouders aan de masten, zo U wilt) net niet tegen het hoogste punt. Hij kan door de snelheid eigenlijk de draad niet volgen. Dit zorgt voor een stukje ‘niks’ en dat geeft vonkvorming omdat de stroomkring heel even onderbroken is. om maar te zwijgen van het stoten van de motor wat een onregelmatig gang van de Tram tot gevolg heeft. De rijdraad werd normaliter gewoon ergens vastgemaakt en vervolgens werd er verder nooit meer iets mee of aan gedaan.
E09.02-03
Foto: HSM - Hollandsch Spoor Modelbouwgroep
Den Haag - Conradkade
Een hele verbetering was dan ook de Ketting-ophanging. Hierbij maakte men gebruik van een draagkabel die op vaste punten aan uithouders bevestigd werd en waarvan de ‘hangdraden’ de rijdraad ‘ondersteunden’. Zeg maar rustig, naar boven trok. Door nu de draad bij een gemiddelde temperatuur op te hangen kon de draad nog behoorlijk horizontaal hangen. Als de temperatuur echter opliep of daalde dan zakte/steeg daarmee ook de rijdraad i.v.m. het uitzetten/krimpen. Deze constructie kon ongeveer snelheden tot 100 Km per uur aan, maar daarboven hield het gewoon op. Door nu in de knik van de ophanging (u weet wel, er staat dan een mast met uithouder waar e.e.a. aan bevestigd is) een soort Hulpdraagkabel te monteren (Y-stuk) werd de knik onder de mast beduidend kleiner en kon men deze rijdraad wel tot Max 140 Km. per uur gebruiken (mits er aan beide zijden natuurlijk gebruik werd gemaakt van afspanning d.m.v. gewichten) De bewuste Y-draad is gemiddeld zo’n 18 meter lang. Dit systeem met vaste ophangpunten op elke dwarsbalk is het meest voorkomende in Nederland. Uiteraard zijn er verschillende uitzonderingen, maar deze hebben meestal betrekking op de te rijden snelheid op het bewuste baanvak!
Rijdraden
De rijdraden hangen gemiddeld zo’n 5.50 meter + BS ( = bovenkant spoorstaaf). Bij de nieuwere constructies is dit nog iets lager, namelijk rond de 5.30 meter. De doorsnede van de rijdraden bedraagt per draad 100 mm², de draagkabel heeft een doorsnede van 150 mm². Nemen we een dwarsdoorsnede van de hele bovenleiding op een willekeurig punt dan hangt er toch zo’n 500 mm². Deze bestaat dan uit één draagkabel (150 mm²), één versterkingskabel (ook 150 mm²) en twee rijdraden van ieder 100 mm²).
Meer informatie:
Kijk voor meer informatie op de website van Jan Willem Penris.
Klik hiervoor op:
Kijk verder op:
E09.01 - Geschiedenis van de bovenleidingsystemen - Vorige | Volgende - E09.03 - Masten en portalen
